SPL-4型湿式混凝土喷射机的研究分析

2010-01-16贺超

采矿与岩层控制工程学报 2010年1期

关键词：速凝剂排料湿式

贺超

(1.煤炭科学研究总院建井研究分院,北京 100013;2.北京中煤矿山工程有限公司,北京 100013)

SPL-4型湿式混凝土喷射机的研究分析

贺超1,2

(1.煤炭科学研究总院建井研究分院,北京 100013;2.北京中煤矿山工程有限公司,北京 100013)

SPL-4型湿式混凝土喷射机全部设计了液压程序控制,采用一种新型的压风和螺旋风送排料结构,可以使湿的混凝土料以稀薄流形态在管路中输送,实现湿式混凝土连续喷射,在煤矿井下锚喷支护中表现出良好的性能。

湿式混凝土喷射机;螺旋风送排料;稀薄流;连续喷射

Research on W et-type SPL-4 Concrete Sprayer

煤炭科学研究总院建井研究分院,针对当前湿喷机存在的种种问题,经过两年多的研发和一系列的试验、改进,独立研制成功了新型 SPL-4型湿式混凝土喷射机,解决了湿喷机喷腔出料口脉冲现象严重、出料不均、喷浆效率低以及清洗不方便的问题,提高了工作的稳定性和可靠性,是我国煤矿井巷工程的又一项重要科技成果,是喷射混凝土技术的一场彻底变革。

该新产品在开滦集团赵各庄矿业有限公司经过6个月的试验,取得了圆满成功。主要应用于煤矿井巷工程支护中的喷射混凝土作业,也可适用于冶金矿山、非金属矿山、公路建设、铁路隧道、人防等岩土工程的支护作业,大大提高了湿喷机的工作效率和应用范围[1]。

1 结构分析

SPL-4型湿式混凝土湿喷机由主机及速凝剂泵 2大部分组成。湿喷机主机由进、排料系统,传动系统,液压系统及辅助部分构成,如图 1所示。

1.1 进料部分

由料罐盖、排气阀、料罐、送料螺旋等部件组成。料罐盖采用滑动开闭方式,在滑动过程中自动完成与料罐口密封压紧及压缩空气释放功能,其压紧力可调,如图 2所示。双螺旋送料装置 (双罐螺旋及风料混合结构),实现了稀薄流输送,保证了喷射的连续性和均匀性。推料螺旋通过电动机、减速器及离合器带动,将料罐内混凝土均匀推出,一方面将湿混凝土料进一步搅拌,另一方面减小了混凝土团粒粒径。

图1 SPL-4型湿喷机主机结构

图2 料罐盖结构

1.2 排料部分

主要由风料混合室、排料弯管及液控三通阀等部件组成。排料部分主要作用是利用压缩空气在密封状态下完成混凝土料的输送及喷射。液控三通阀的作用是将处于送料状态的料罐与输料管路接通,保证交替工作,使喷射连续。为达到密封可靠的目的,在各个密封部位均设计有专用密封圈。湿喷机进气阀,实现了湿喷机进气的自动控制,使湿喷机工作协调统一,可靠性高。

1.3 控制系统

湿喷机工作时的状态由料罐盖开闭、进气阀开闭转换、出料口液控三通阀换向和进料螺旋离合器换向等动作组成,为了使双罐之间协调工作,设计中采用了全液压执行机构,由一个预先编制完成的时间、动作程控阀控制各个执行油缸完成以上动作。采用液压程控工作方式可达到整机工作可靠、自动化程度高和便于集中编程统一控制的目的。湿喷机程控阀实现了液压系统时间、动作程序控制。

湿喷机需采用液态速凝剂,通过速凝剂泵加入输料管中。速凝剂泵主要由箱体、压力表、电动机和计量泵等部分组成,如图 3所示。

图3 液态速凝剂泵结构

传统的粉状速凝剂回弹率高、强度损失大、腐蚀性强,严重影响施工人员的身体健康。液态速凝剂由化学物质合成,主要成分是偏铝酸钠和多种无机盐及少量有机物。根据不同施工要求和水泥种类,掺量可在水泥总量的 2.5%～4.5%的范围内进行调整。液态速凝剂可在喷头处或在距喷头 20m以内的范围,通过加入阀向输料管路加入。

计量泵口有流量调节旋钮,可在预先标定好的刻度范围内进行调整。

2 工作过程

湿混凝土在管道中输送是一个极为复杂的物理过程,受混凝土料、水和气流三方面的影响,极易形成黏性胶质体大小不均匀的料团,造成射流不稳定,不连续和堵管。减小料团粒径和均匀连续送料能够使湿混凝土在管道中形成浮游输送状态,即稀薄流输送方式。SPL-4湿喷机的风料混合室主进风流设计成多束沿混合室圆周排列并与其轴线构成一定夹角的斜向风流,混合室与三通出料口之间的连接管既是变径又是弯曲,多束风流在弯管流动中形成螺旋混合风流,可将湿混凝土在弯管内充分吹开、打碎,防止大的团粒形成,影响输送效率,其原理如图 4所示。